Exercices sur le solide en équilibre soumis à deux - Maths
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Exercices sur le solide en équilibre soumis à deux - Maths
http://maths-sciences.fr CAP EXERCICES SUR L’ÉQUILIBRE D’UN SOLIDE SOUMIS À DEUX FORCES Exercice 1 Philippe a déposé des livres sur une étagère. Ils sont, en équilibre, soumis à et F l’action des forces P . s’exerçant par la Terre sur les 1) Sur le schéma ci-dessous, tracer la force P livres, appliquée au point G. La réaction de l'étagère sur les livres est représentée par la force F . Celle-ci est représentée par un vecteur de longueur 3,5 cm. F Unité graphique : 1 cm représente 5 N. G 2) Nommer la grandeur représentée par P . 3) À l'aide de l’unité graphique, calculer la valeur de la force F . 4) Nommer l’appareil permettant de mesurer la valeur de la force P . 5) Philippe pose d’autres livres d'une masse totale de 11 kg. a) Calculer, en N, la valeur du poids de ces livres. Prendre g = 10 N/kg. b) Le plateau de l’étagère ne peut pas résister à une force verticale supérieure à 100 N. Que se passe-t-il ? (D’après sujet de CAP Secteur 3 Session 2006) Exercices sur l’équilibre d’un solide soumis à deux forces 1/7 http://maths-sciences.fr CAP Exercice 2 Pour le repassage des nappes et des serviettes, on utilise un fer à repasser dont la masse est égale à 1,2 kg. 1) Calculer, en N, le poids P de ce fer à repasser. On donne g = 10 N/kg. 2) Posé sur une table, le fer à repasser est en équilibre, soumis à deux forces : - son poids P - l'action R de la table Compléter le tableau des caractéristiques. Forces P point d'application direction sens valeur (en N) R 3) Représenter ces deux forces sur le schéma. Échelle graphique : 1 cm représente 4 N. Fer à repasser table A B C (D’après sujet de CAP Secteur 1 Académie de Grenoble Session 2004) Exercices sur l’équilibre d’un solide soumis à deux forces 2/7 http://maths-sciences.fr CAP Exercice 3 Une plaque métallique, homogène, d’épaisseur constante, de masse 1,5 tonne est suspendue au câble d’une grue. Cette plaque est en équilibre. 1) Calculer son poids (g = 10 N/kg). 2) Nommer les deux forces qui s’exercent sur la plaque. 3) Compléter le tableau. Force Point d’application Droite d’action Sens Intensité 4) Représenter les forces qui s’exercent sur la plaque. Échelle : 1 cm pour 3 000 N. × A (D’après sujet de CAP Secteur 3 Session 2000) Exercices sur l’équilibre d’un solide soumis à deux forces 3/7 http://maths-sciences.fr CAP Exercice 4 Pour tester la résistance à l’allongement d’un tissu, on place une bandelette de tissu entre deux étaux. Un étau est fixe et un étau est mobile pour allonger le tissu. L’appareil de mesure enregistre la valeur, en newton, de la force exercée par l’étau mobile en fonction de l’allongement du tissu. L’allure de la courbe enregistrée est donnée ci dessous. Force (en N) 45 40 Etau fixe 35 Bandelette de tissu 30 25 Etau mobile 20 15 10 5 Allongement (en mm) 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1) Déterminer graphiquement la valeur maximale, en newton, de la force exercée par l’étau mobile sur la bandelette de tissu. Indiquer la valeur, en mm, de l’allongement correspondant. 2) À un moment donné, on arrête le test. La bandelette est à l’équilibre sous l’action de deux forces. FA : force exercée par l’étau fixe, FB : force exercée par l’étau mobile. (On néglige le poids du tissu) Compléter le tableau des caractéristiques ci-dessous et représenter les deux forces sur le schéma. Échelle : 1 cm pour 20 N Forces Point d'application FA A FB B Droite d'action Sens Valeur (en N) 30 N 3) Pour faire cette expérience au laboratoire de sciences physiques, on remplace l’étau mobile par un solide de masse m. Calculer, en kg, la masse m du solide qu’il faut suspendre pour obtenir une force de traction égale à 30 N. On donne : g = 10 N/kg. X A X B Bandelette de tissu X B X A m (D’après sujet de CAP Secteur 1 Métiers de la mode Métropole Session 2007) Exercices sur l’équilibre d’un solide soumis à deux forces 4/7 http://maths-sciences.fr CAP Exercice 5 Une charge de masse M est soulevée à l’aide d’une poulie comme indiqué ci-dessous. 45° A Charge de masse : M = 25 kg B 1) Calculer la valeur du poids de cette charge (on rappelle la formule P = m×g où P est en N, m en kg et g = 9,8 N/kg). 2) Une force FA de traction du câble sur la charge est appliquée en A. Une force FB de traction de l’homme sur le câble est appliquée en B. Le système étant en équilibre, compléter le tableau des caractéristiques suivant : Force Point d’application Droite d’action Sens FA Valeur (N) 245 N FB 245 N (D’après sujet de CAP Secteur 2 Métropole – la Réunion - Mayotte Session 2006) Exercice 6 1) Dans quelle condition un solide est-il en équilibre sous l'action de deux forces ? 2) Représenter la force F2 qui met en équilibre le solide S. 3) Compléter le tableau suivant. Forces point d'application direction sens intensité F2 (D’après sujet de CAP Groupe C Académie de Nancy - Metz Session 1998) Exercices sur l’équilibre d’un solide soumis à deux forces 5/7 http://maths-sciences.fr CAP Exercice 7 Au laboratoire, on réalise une expérience afin de déterminer le poids d’une enseigne. Pour cela on la suspend à un dynamomètre. 1) Lire, sur le schéma de l’expérience, la valeur en newton du poids P de l’enseigne. 2) Calculer, en kilogramme, la masse m de l’enseigne. On donne : P = mg et g = 10 N/kg 3) On constate au laboratoire que l’enseigne est en équilibre sous l’action de deux forces : - son poids P - la force F qui la maintient suspendue en M. a) Énoncer les conditions d’équilibre d’un solide soumis à deux forces. b) Compléter le tableau des caractéristiques des forces agissant sur l’enseigne. Forces Point d’application Droite d’action Sens Valeur (N) P F c) Représenter sur le schéma de l’expérience les deux forces s’exerçant sur l’enseigne. Unité graphique : 1 cm représente 50 N. (D’après sujet de CAP Secteur DOM – TOM Session juin 2009) Exercices sur l’équilibre d’un solide soumis à deux forces 6/7 http://maths-sciences.fr CAP Exercice 8 Dans une salle d’eau, on fixe, au mur, un miroir pesant 5,5 kg. 1) Calculer le poids du miroir en newtons (g = 9,8 N/kg). 2) Le miroir est soutenu par un crochet mural (c). Déterminer la force F appliquée par le crochet sur le miroir. 3) Représenter le poids du miroir et F . Unité graphique : 1 cm pour 10 N. (D’après sujet de CAP Secteur 5 Session 2001) Exercices sur l’équilibre d’un solide soumis à deux forces 7/7